4-тензоры, четырёхте́нзоры — класс математических объектов, используемый для описания некоторых физических полей в релятивистской физике, тензор, определённый на четырёхмерном пространстве-времени[1].
В общем случае 4-тензор является объектом с набором индексов:
причём каждый из индексов принимает четыре значения (обычно от нуля до трёх или от одного до четырёх, то есть итд.
При смене системы отсчёта компоненты этого объекта преобразуются так[2]:
где — матрица поворота в четырёхмерном пространстве-времени (матрица группы Лоренца), а — обратная ей.
Верхние индексы называются контравариантными, а нижние — ковариантными. Суммарное число индексов задаёт ранг тензора. 4-вектор является 4-тензором первого ранга.
Обычно в физике тензоры одинаковой природы с разным числом ковариантных и контравариантных индексов считаются различными представлениями одного и того же объекта. Опускание или поднимание индекса проводится с помощью метрического тензора , например для 4-тензора второго ранга
Алгебра внешнего произведения позволяет также вводить для антисимметричных тензоров родственные им дуальные тензоры.
Уравнения теории относительности, электродинамики, и многих современных фундаментальных теорий, включающих их, особенно удобно записывать, используя 4-векторы и 4-тензоры. Главным преимуществом такой записи есть то, что в этой форме уравнения автоматически лоренц-инвариантны, то есть не изменяются при переходе от одной инерциальной системы координат к другой.
Соответствующий 4-тензор существует также и для описания электромагнитного поля. Это 4-тензор второго ранга. При его использовании основные уравнения для электромагнитного поля: уравнение Максвелла и уравнение движения заряженной частицы в поле имеют особенно простую и элегантную форму.
4-тензор определяется через производные от 4-потенциала[3]:
4-тензор определяется через обычные трёхмерные составные векторов напряжённости следующим образом:
Первая форма — это ковариантный тензор, а вторая форма — это контравариантный тензор.
Записанное в 4-векторной форме уравнение движения заряженной частицы в электромагнитном поле приобретает вид
где — 4-скорость, q — электрический заряд частицы, c — скорость света, m — масса. Правая часть этого уравнения — это сила Лоренца.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .